胡澍，焦菊英，杜華棟，苗芳

（1．西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，陜西 楊凌712100；2．中國(guó)科學(xué)院水利部水土保持研究所，陜西 楊凌712100；3．西北農(nóng)林科技大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，陜西 楊凌712100）

黃土丘陵溝壑區(qū)光照強(qiáng)度大，暴雨、徑流集中，黃土質(zhì)地疏松，養(yǎng)分流失嚴(yán)重，加之人為破壞活動(dòng)強(qiáng)烈，對(duì)該區(qū)植物往往構(gòu)成光照、水分和養(yǎng)分等生態(tài)因子的脅迫。因此，選擇抗性較強(qiáng)的物種對(duì)該區(qū)植被和生態(tài)修復(fù)具有重要意義。脅迫往往導(dǎo)致植物體內(nèi)活性氧積累，誘發(fā)或加快細(xì)胞膜脂過(guò)氧化作用［1］，破壞細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)與功能。然而，植物在長(zhǎng)期進(jìn)化中形成了清除活性氧的防衛(wèi)系統(tǒng)［2］，包括抗氧化酶與非酶抗氧化物質(zhì)。若抗氧化酶的活性或非酶物質(zhì)的含量較高，能保持相對(duì)穩(wěn)定甚至顯著升高，則可維持較低的膜脂過(guò)氧化水平，減輕活性氧的傷害［3］。植物在脅迫條件下的膜脂過(guò)氧化反應(yīng)和抗氧化系統(tǒng)的變化已廣泛應(yīng)用于植物對(duì)脅迫的反應(yīng)機(jī)理研究，并且具有重要的應(yīng)用價(jià)值，可為較強(qiáng)抗性的物種選擇提供理論基礎(chǔ)［4－5］。目前，研究植物自身抗氧化系統(tǒng)對(duì)生態(tài)因子脅迫的響應(yīng)機(jī)制，多采取某生態(tài)因子脅迫下的盆栽或試管控制試驗(yàn)［6－8］，然而在自然氣候條件下，各生態(tài)因子脅迫對(duì)植物抗氧化系統(tǒng)的影響不是孤立的，而是綜合的、相互聯(lián)系的。因此，本研究選擇在黃土丘陵溝壑區(qū)溝坡的自然立地環(huán)境下進(jìn)行取樣，探討不同立地環(huán)境各生態(tài)因子綜合脅迫下主要物種的抗氧化策略，并綜合評(píng)價(jià)其抗氧化能力，為選擇加快該區(qū)植被和生態(tài)修復(fù)的適宜物種提供抗氧化特性方面的依據(jù)。

1 材料與方法

1．1 研究區(qū)概況

本研究選取了黃土丘陵溝壑區(qū)延河流域安塞縣境內(nèi)的2個(gè)小流域三王溝和陳家坬作為重復(fù)（圖1）。研究區(qū)屬溫暖半干旱大陸性氣候，年平均氣溫8．8～10．2℃，年日照時(shí)數(shù)2300～2400h，年平均降雨量520mm左右，6－9月降水量占年降水量的75%以上，多以暴雨形式出現(xiàn)，且局部雷暴雨發(fā)生頻繁，強(qiáng)度大［9］；海拔1056～1443 m，土壤類型以黃綿土為主；天然草地、退耕草地、有林地和灌木林地共占流域面積的81%左右，表現(xiàn)出森林草原帶的基本特征。喬木主要為一些散生樹(shù)種，如小葉楊（Populussimonii）、榆樹(shù)（Ulmuspumila）和杜梨（Pyrus betulifolia）等，灌木多為森林帶的一些優(yōu)勢(shì)種和次優(yōu)勢(shì)種，如狼牙刺（Sophoradavidii）、黃刺玫（Rosaxanthina）和紫丁香（Syringaoblata）等，還有以鐵桿蒿（Artemisiavestita）、茭蒿（Artemisiagiraldii）、白羊草（Bothriochloaischcemum）、長(zhǎng)芒草（Stipabungeana）和達(dá)烏里胡枝子（Lespedezadavurica）等優(yōu)勢(shì)種組成的草原植被［10］。

1．2 樣地選擇

在所選小流域分別選取陽(yáng)坡溝谷地、陽(yáng)坡溝間地、峁頂、陰坡溝間地和陰坡溝谷地5種立地環(huán)境（圖2），每個(gè)小流域每種立地環(huán)境選取3個(gè)重復(fù)樣地。

圖1 小流域分布圖Fig．1 The distribution diagram of small watersheds

圖2 樣地示意圖Fig．2 The schematic diagram of sample plots

依據(jù)王力等［11］的土壤干層分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和全國(guó)第二次土壤普查養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)［12］，由圖3可知，峁頂和陽(yáng)坡土壤分別存在輕度和中度干層現(xiàn)象，5種立地環(huán)境的土壤有機(jī)質(zhì)和全氮均處于極缺乏狀態(tài)。各立地環(huán)境由于地形和土壤侵蝕的差異，造成光熱和降水的再分配，因而其光照、土壤水分和養(yǎng)分等生態(tài)因子也存在差異，即光照在陽(yáng)坡溝谷地強(qiáng)，在陽(yáng)坡溝間地和峁頂更強(qiáng)，越過(guò)峁頂從陰坡溝間地到陰坡溝谷地逐漸變?nèi)?；土壤含水量、有機(jī)質(zhì)和全氮含量從陰坡溝谷地最高，到陰坡溝間地越過(guò)峁頂?shù)疥?yáng)坡溝間地降到最低，到陽(yáng)坡溝谷地又呈升高趨勢(shì)（圖3）。因此，各生態(tài)因子對(duì)植物的綜合脅迫程度應(yīng)為陰坡溝谷地＜陰坡溝間地＜峁頂＜陽(yáng)坡溝谷地＜陽(yáng)坡溝間地。

圖3 不同立地環(huán)境的土壤水分（0～100cm）與養(yǎng)分（0～20cm）狀況Fig．3 The soil moisture（0－100cm）and nutrient（0－20cm）statuses on different sites

1．3 物種選擇與采集

通過(guò)對(duì)樣地內(nèi)出現(xiàn)的物種的重要值進(jìn)行計(jì)算，選擇重要值較高的物種作為采集對(duì)象，包括8科15屬19種。于2012年7月25日－8月8日12：00－15：00，即光強(qiáng)最大，氣溫與土溫最高時(shí)采集對(duì)環(huán)境變化最為敏感的植物營(yíng)養(yǎng)器官——葉片［13］，并要求其生長(zhǎng)良好無(wú)損傷，禾本科植物采集從頂葉向下的第3或4片葉，雙子葉植物采集從頂上第1枝向下第4枝的枝中葉，且每個(gè)物種在其樣地均采集3個(gè)重復(fù)。采集后迅速放入液氮罐，帶回實(shí)驗(yàn)室于－80℃冰箱保存待測(cè)。

1．4 指標(biāo)選擇與測(cè)定

超氧化物歧化酶（SOD）是植物最重要的抗氧化酶之一，能歧化分子氧活化的第一個(gè)中間物即超氧陰離子（O2－·）生成H2O2和O2，組成了細(xì)胞體內(nèi)第一道抗氧化防線［14］，其活性大小是植株抗性的良好指標(biāo)［15］。然而，SOD的活性受H2O2的抑制［16］，這時(shí)過(guò)氧化物酶（POD）、過(guò)氧化氫酶（CAT）和非酶物質(zhì)還原型谷胱甘肽（GSH）對(duì)H2O2的清除將有利于SOD活性的發(fā)揮。POD主要包括谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GPX）和抗壞血酸過(guò)氧化物酶（APX），且兩者對(duì)H2O2的親和性很高，能通過(guò)Halliwell－Asada途徑清除葉綠體內(nèi)的H2O2，是重要的葉綠體保護(hù)酶［17］，GSH則是協(xié)助APX和GPX清除H2O2。而CAT對(duì)H2O2的親和性較低，對(duì)體內(nèi)H2O2的作用有限，主要清除光呼吸中產(chǎn)生的H2O2［17］。葉綠體內(nèi)的Car還是最重要的單線態(tài)氧（1O2）淬滅劑，既可與三線態(tài)葉綠素（3Chl）作用防止1O2產(chǎn)生，也可將1O2轉(zhuǎn)變成基態(tài)氧分子［18］，從而保護(hù)葉綠體免受光氧化損傷。因此，通過(guò)測(cè)定與分析這些主要抗氧化酶SOD、POD和CAT的活性與非酶抗氧化物質(zhì)GSH和Car的含量，可大致闡明供試物種的抗氧化特性。SOD、POD和CAT活性分別采用氮藍(lán)四唑法、愈創(chuàng)木酚顯色法和紫外吸收法測(cè)定［19－20］，GSH和Car含量分別采用DTNB比色法和丙酮－乙醇混合液法測(cè)定［20－21］。丙二醛（MDA）是植物膜脂過(guò)氧化最主要的產(chǎn)物之一，其含量通常用于評(píng)價(jià)膜脂過(guò)氧化的程度［22］，并采用雙組分分光光度法進(jìn)行測(cè)定［23］。

1．5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 16．0分別對(duì)各立地環(huán)境下不同物種間和各物種在不同立地環(huán)境間的指標(biāo)值進(jìn)行單因素方差分析，再選用LSD作多重比較。

采用隸屬函數(shù)法綜合評(píng)價(jià)供試物種的抗氧化能力［24］。首先求出各指標(biāo)在各物種中的隸屬函數(shù)值，即Xu，Xu＝（X－Xmin）／（Xmax－Xmin），X為供試物種某一指標(biāo)的測(cè)定值，Xmax、Xmin分別為所有供試物種中該指標(biāo)的最大值和最小值，SOD、POD、CAT、GSH和Car指標(biāo)均適用于此公式，其隸屬函數(shù)值大，則其活性或含量較高；若某一指標(biāo)與抗氧化能力呈負(fù)相關(guān)，則由反隸屬函數(shù)計(jì)算其隸屬函數(shù)值，即Xu＝1－（X－Xmin）／（Xmax－Xmin），MDA指標(biāo)適用于此公式，其隸屬函數(shù)值大，則其膜脂過(guò)氧化水平較低。然后求出各物種所有指標(biāo)的平均隸屬函數(shù)值，以此來(lái)評(píng)定抗氧化能力的強(qiáng)弱。

2 結(jié)果與分析

2．1 膜脂過(guò)氧化水平

各立地環(huán)境下不同物種間的MDA積累量均存在極顯著差異（P＜0．01），在陰坡溝谷地和陽(yáng)坡溝間地，均為茭蒿的MDA積累量最大，在陰坡溝間地、峁頂和陽(yáng)坡溝谷地，均為互生葉醉魚草的MDA積累量最大；在陰坡溝谷地，糙葉黃芪的MDA積累量最小，在陰坡溝間地和陽(yáng)坡溝谷地，均為草木樨狀黃芪的MDA積累量最小，在峁頂和陽(yáng)坡溝間地，均為豬毛蒿的MDA積累量最小，表明各立地環(huán)境的脅迫均導(dǎo)致供試物種遭受不同程度的膜脂過(guò)氧化作用。此外，互生葉醉魚草的MDA隸屬函數(shù)值在所有供試物種中最?。ū?），因而它的膜脂過(guò)氧化水平最高，而豬毛蒿的MDA隸屬函數(shù)值最大，膜脂過(guò)氧化水平最低。

由表1還可知，鐵桿蒿、茭蒿、狼牙刺、白羊草、杠柳、阿爾泰狗娃花、長(zhǎng)芒草和中華隱子草在不同立地環(huán)境間的MDA積累量差異均不顯著（P＞0．05），而其他供試物種（除披針葉苔草和野菊外）的呈顯著（P＜0．05）或極顯著（P＜0．01）差異。菊葉委陵菜的MDA積累量從陰坡溝谷地到峁頂降低幅度不大，再到陽(yáng)坡溝谷地呈顯著升高的趨勢(shì)（P＜0．05），甘草的MDA積累量從陰坡溝間地到峁頂極顯著地降低（P＜0．01），越過(guò)峁頂?shù)疥?yáng)坡溝谷地再到陽(yáng)坡溝間地又逐漸升高。而糙隱子草、草木樨狀黃芪、互生葉醉魚草和沙棘的MDA積累量從陰坡到峁頂極顯著升高，再到陽(yáng)坡又極顯著降低（P＜0．01）。

表1 供試物種在不同立地環(huán)境下的MDA含量及其隸屬函數(shù)值Table 1 MDA contents（on different sites）of the test species and corresponding subordinate function values

2．2 抗氧化特性

各立地環(huán)境下不同物種間的各抗氧化酶活性和非酶抗氧化物質(zhì)含量差異基本上呈極顯著水平（P＜0．01）。SOD活性在陰坡溝谷地、陰坡溝間地和陽(yáng)坡溝谷地均為達(dá)烏里胡枝子最高，茭蒿最低；POD活性在陰、陽(yáng)坡均為糙葉黃芪最高，而披針葉苔草、達(dá)烏里胡枝子、甘草、菊葉委陵菜和沙棘在不同立地環(huán)境的POD活性均很低，近于0μg／（g FW·min）；CAT活性在陰坡溝間地和峁頂均為互生葉醉魚草最高；GSH含量在陰坡溝谷地、陰坡溝間地和陽(yáng)坡溝谷地均為茭蒿最大，長(zhǎng)芒草最小；Car含量在峁頂和陽(yáng)坡溝間地均為糙隱子草最大，在陰坡溝間地和陽(yáng)坡均為糙葉黃芪最小。

隸屬函數(shù)值則表示各抗氧化酶或非酶抗氧化物質(zhì)在不同立地環(huán)境的平均表現(xiàn)。由表2可知，達(dá)烏里胡枝子的SOD隸屬函數(shù)值相對(duì)于其他供試物種最大而茭蒿的最小，糙葉黃芪的POD隸屬函數(shù)值最大，互生葉醉魚草的CAT隸屬函數(shù)值最大而糙隱子草的最小，茭蒿的GSH隸屬函數(shù)值最大而長(zhǎng)芒草的最小，糙隱子草的Car隸屬函數(shù)值最大而野菊的最?。?種禾本科和5種豆科植物的SOD隸屬函數(shù)值均大于5種菊科和其他科植物，4種禾本科植物的POD和Car隸屬函數(shù)值也均高于5種菊科植物，菊科植物阿爾泰狗娃花的CAT隸屬函數(shù)值僅低于互生葉醉魚草，野菊、鐵桿蒿和茭蒿的CAT隸屬函數(shù)值也較高。從表2還可以發(fā)現(xiàn)，C4植物中華隱子草、糙隱子草和白羊草比C3植物長(zhǎng)芒草、狼牙刺、披針葉苔草、沙棘、阿爾泰狗娃花和豬毛蒿具有較高的GSH和Car隸屬函數(shù)值?？傮w來(lái)講，豆科植物的SOD活性較高，菊科植物的CAT活性較高，禾本科植物的SOD、POD活性和Car含量均較大，C4植物的GSH和Car含量均較大。

表2 供試物種在不同立地環(huán)境下的抗氧化酶活性和非酶抗氧化物質(zhì)含量及其隸屬函數(shù)值Table 2 Antioxidant enzyme activities and non－enzymatic antioxidant contents（on different sites）of the test species and corresponding subordinate function values

續(xù)表2 Continued

續(xù)表2 Continued

由表2還可知，白羊草、達(dá)烏里胡枝子、阿爾泰狗娃花和狼牙刺，它們的各抗氧化酶活性和非酶抗氧化物質(zhì)含量在不同立地環(huán)境間的差異均不顯著（P＞0．05），而多數(shù)供試物種的存在顯著（P＜0．05）或極顯著（P＜0．01）差異。

2．3 抗氧化能力

所有供試物種中，禾本科植物中華隱子草的平均隸屬函數(shù)值最大，表明其抗氧化能力最強(qiáng)，禾本科植物糙隱子草、白羊草和長(zhǎng)芒草及豆科植物草木樨狀黃芪、糙葉黃芪、達(dá)烏里胡枝子和狼牙刺的平均隸屬函數(shù)值較大，抗氧化能力較強(qiáng)，其次為薔薇科植物菊葉委陵菜、菊科植物阿爾泰狗娃花、莎草科植物披針葉苔草、胡頹子科植物沙棘和蘿藦科植物杠柳，而豆科植物甘草及菊科植物豬毛蒿、野菊、鐵桿蒿和茭蒿的平均隸屬函數(shù)值較小，表明其抗氧化能力較弱，馬錢科灌木互生葉醉魚草的平均隸屬函數(shù)值最小，抗氧化能力最弱（圖4）。這幾種豆科植物（除甘草外）的抗氧化能力較強(qiáng)也間接地反映了該研究區(qū)貧瘠的土壤養(yǎng)分狀況，因?yàn)槎箍浦参锞哂泄痰婉さ纳飳W(xué)特性。

3 討論

3．1 膜脂過(guò)氧化水平

茭蒿的MDA隸屬函數(shù)值略高于互生葉醉魚草，膜脂過(guò)氧化水平很高，究其原因可能是：茭蒿的生境以陽(yáng)坡居多［25］，所以它的生境類型可能就決定了它會(huì)遭受高強(qiáng)度的生態(tài)因子的脅迫，其相對(duì)其他供試物種最低的SOD隸屬函數(shù)值和最高的GSH隸屬函數(shù)值，也可從側(cè)面反映茭蒿的膜脂過(guò)氧化水平較高。狼牙刺和白羊草膜脂過(guò)氧化水平較高的原因也可能與茭蒿相似，狼牙刺只在陽(yáng)坡出現(xiàn)，白羊草不在陰坡出現(xiàn)。相反，野菊只在陰坡溝谷地出現(xiàn)，MDA隸屬函數(shù)值較高，且Car隸屬函數(shù)值相對(duì)其他供試物種最低，GSH隸屬函數(shù)值也只略高于長(zhǎng)芒草，說(shuō)明野菊遭受該立地環(huán)境的脅迫本身就小，尤其是光氧化脅迫，因而膜脂過(guò)氧化水平不高，Car和GSH也就表現(xiàn)不活躍。有研究表明，過(guò)度干旱（20%～30%）不利于甘草的生長(zhǎng)［26］，那么根據(jù)圖3中顯示的各立地環(huán)境的土壤含水量，表明本研究區(qū)甘草遭受的水分脅迫較大，可能導(dǎo)致的膜脂過(guò)氧化作用就大。糙葉黃芪的膜脂過(guò)氧化水平高于草木樨狀黃芪的原因可能是，草木樨狀黃芪的根深，而糙葉黃芪橫走的根狀莖較淺［27］，所以糙葉黃芪可能對(duì)表層土壤水分條件較為敏感，遭受水分脅迫的傷害也就大于草木樨狀黃芪。

圖4 供試物種的抗氧化能力Fig．4 Antioxidant capacities of the text species

在不同立地環(huán)境間，鐵桿蒿、茭蒿、狼牙刺、白羊草、杠柳、阿爾泰狗娃花、長(zhǎng)芒草和中華隱子草的MDA積累量均無(wú)顯著差異，但其內(nèi)源保護(hù)酶和非酶物質(zhì)的表現(xiàn)有所不同。對(duì)于鐵桿蒿和茭蒿來(lái)講，其SOD活性很低，無(wú)法起到第一道防線的作用，Car含量較小，葉綠體膜受損也不能得到及時(shí)修復(fù)，雖然CAT活性和GSH含量較高但POD活性較低，清除H2O2有限，因而MDA含量未能隨立地環(huán)境脅迫的加劇明顯降低，且MDA對(duì)SOD活性有不可逆的抑制作用［28］。而狼牙刺和白羊草能保持較高且相對(duì)穩(wěn)定的SOD、POD活性和Car含量，使膜脂過(guò)氧化作用不再加劇。已有研究認(rèn)為12．8%的貝殼沙含水量是杠柳SOD的耐受閾值［29］，那么本研究區(qū)不同立地環(huán)境的土壤含水量均接近或超過(guò)了該閥值，所以杠柳SOD抑制膜脂過(guò)氧化的作用可能受到限制，勢(shì)必導(dǎo)致活性氧的爆發(fā)，因而無(wú)法從實(shí)質(zhì)上減輕膜脂過(guò)氧化作用。中華隱子草的Car含量較高且從陰坡溝間地到陽(yáng)坡溝谷地再到陽(yáng)坡溝間地穩(wěn)定升高，POD隸屬函數(shù)值較高，GSH隸屬函數(shù)值也僅低于茭蒿；阿爾泰狗娃花和長(zhǎng)芒草的CAT隸屬函數(shù)值僅低于互生葉醉魚草，活性也相對(duì)穩(wěn)定；長(zhǎng)芒草還能保持較高且穩(wěn)定的SOD和POD活性，因此對(duì)膜脂過(guò)氧化發(fā)揮著較強(qiáng)且持續(xù)的抑制作用。

糙隱子草、草木樨狀黃芪、互生葉醉魚草和沙棘的MDA積累量隨立地環(huán)境脅迫加劇表現(xiàn)出先升高后降低的極顯著趨勢(shì)，說(shuō)明從陰坡開(kāi)始，脅迫使細(xì)胞受損，MDA不斷積累，到海拔高、光照強(qiáng)、空氣流速快的峁頂，抗氧化酶與非酶物質(zhì)的迅速增加或相對(duì)穩(wěn)定有利于受損細(xì)胞的修復(fù)，脅迫造成的損傷還未達(dá)到不可逆轉(zhuǎn)的程度，MDA含量得以降低。即植物在經(jīng)歷了一定的、適度的脅迫，將誘導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生一系列防衛(wèi)性生理變化，這些變化的共同結(jié)果限制了傷害的發(fā)展，因而MDA含量有所降低［30］。還有學(xué)者研究表明，活性氧對(duì)有機(jī)體的損傷機(jī)理主要與DNA損傷有關(guān)，特別是mtDNA的過(guò)氧化損傷［31］。因此，隨著立地環(huán)境脅迫加劇，植物內(nèi)源保護(hù)酶活性與非酶物質(zhì)含量的變化與MDA含量的增高可能是植物受損的原因，其深層次的機(jī)理問(wèn)題還需進(jìn)一步研究。

3．2 抗氧化策略

在不同立地環(huán)境間，白羊草、達(dá)烏里胡枝子、阿爾泰狗娃花和狼牙刺的各抗氧化酶活性和非酶抗氧化物質(zhì)含量均無(wú)顯著差異，表明隨著立地環(huán)境的變化，其抗氧化酶活性和非酶抗氧化物質(zhì)含量能保持相對(duì)穩(wěn)定，協(xié)同一致地抵御不同立地環(huán)境的脅迫。加之白羊草的SOD、POD、GSH和Car隸屬函數(shù)值較高，達(dá)烏里胡枝子的SOD、GSH和Car隸屬函數(shù)值較高，阿爾泰狗娃花的CAT隸屬函數(shù)值較高，以及狼牙刺SOD、POD和Car隸屬函數(shù)值較高，它們的這些抗氧化酶或非酶抗氧化物質(zhì)在清除活性氧和抑制膜脂過(guò)氧化上發(fā)揮著主要作用。而多數(shù)供試物種的存在顯著或極顯著差異，說(shuō)明它們?cè)诓煌⒌丨h(huán)境采取的抗氧化策略不同。如糙隱子草的SOD活性和GSH含量在陰坡溝間地最大，因而在陰坡溝間地就主要靠SOD清除活性氧源頭O2－·，又阻止毒性更強(qiáng)的1O2和·OH產(chǎn)生，并通過(guò)GSH使脂質(zhì)自由基（R·）恢復(fù)常態(tài)，同時(shí)清除脂質(zhì)過(guò)氧化物（ROOH）［3］，到峁頂，GSH含量極顯著地降低（P＜0．01），CAT活性顯著升高（P＜0．05），所以在峁頂主要靠CAT清除H2O2，那么在陽(yáng)坡溝間地則是POD起主要作用，而其Car含量在不同立地環(huán)境間的差異不顯著（P＞0．05），所以始終保持著清除1O2的作用。這些物種應(yīng)對(duì)同種立地環(huán)境脅迫采取的抗氧化策略也有所不同。與糙隱子草相比，沙棘在陰坡溝間地主要通過(guò)SOD和Car分別清除不同的活性氧，在峁頂調(diào)用GSH清除H2O2，在陽(yáng)坡溝間地主要以CAT發(fā)揮作用。

3．3 抗氧化能力

所測(cè)4種灌木間的抗氧化能力差異較大，可能存在以下原因，互生葉醉魚草的抗氧化能力最弱，一方面是由于其抗氧化系統(tǒng)的抑制作用不強(qiáng)，POD活性和GSH、Car含量從陰坡溝間地到峁頂再到陽(yáng)坡溝谷地極顯著地升高（P＜0．01），MDA含量雖在陽(yáng)坡溝谷地得以極顯著地降低（P＜0．01），但相對(duì)于其他供試物種仍最高；另一方面可能是它的葉片解剖特征［32］不利于其抗氧化系統(tǒng)抑制水分脅迫導(dǎo)致的活性氧積累。在陰坡溝間地，杠柳的CAT活性遠(yuǎn)大于沙棘，但前者到陽(yáng)坡溝谷地極顯著地降低（P＜0．01），而后者到峁頂極顯著地升高（P＜0．01），在陽(yáng)坡溝間地遠(yuǎn)超于前者；兩者的Car含量均顯著下降（P＜0．05），但沙棘的Car含量始終遠(yuǎn)大于杠柳。且沙棘相對(duì)于杠柳適宜的土壤含水量范圍較大（11．9%～17．2%），還具備較強(qiáng)的從土壤中吸取水分的能力［33］，所以其抗氧化系統(tǒng)受水分脅迫的影響較小。狼牙刺的耗水作用強(qiáng)烈，用水深度約2．5m，且它只在陽(yáng)坡出現(xiàn)，接收的光照強(qiáng)度大，即使水分、光照對(duì)狼牙刺構(gòu)成較大的脅迫，它也可有效地調(diào)控抗氧化系統(tǒng)抵御傷害，并積極地通過(guò)不同的密度、物種組成及植被蓋度來(lái)適應(yīng)特定的水分條件［34］，從而表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗氧化能力。

同科植物間由于種屬差異，也表現(xiàn)出不同的抗氧化能力。同為菊科植物，阿爾泰狗娃花的MDA隸屬函數(shù)值低于豬毛蒿，但具有較高且穩(wěn)定的SOD、POD和CAT活性及Car含量，因而阿爾泰狗娃花具有較高的抗氧化能力。同為豆科植物，草木樨狀黃芪和糙葉黃芪在各立地環(huán)境下的POD活性均遠(yuǎn)大于達(dá)烏里胡枝子和甘草（P＜0．01），CAT活性也高于后兩者。然而，達(dá)烏里胡枝子的SOD隸屬函數(shù)值相對(duì)于其他草本植物最高，這與已有研究結(jié)果即SOD在達(dá)烏里胡枝子抗性機(jī)理形成方面發(fā)揮著主要作用［35］相符。而且從陰坡溝間地越過(guò)峁頂?shù)疥?yáng)坡溝谷地再到陽(yáng)坡溝間地，達(dá)烏里胡枝子的SOD活性一開(kāi)始變化不顯著（P＞0．05），直到陽(yáng)坡溝間地才明顯降低，而甘草的先降低后升高，卻始終低于前者，所以草木樨狀黃芪和糙葉黃芪的抗氧化能力最強(qiáng)，其次為達(dá)烏里胡枝子，甘草最弱。同為禾本科植物，長(zhǎng)芒草的GSH和Car含量均顯著低于糙隱子草和白羊草（P＜0．05）。且在長(zhǎng)芒草根系分布區(qū)土壤水分下降很快［36］，隨著干旱的加劇，長(zhǎng)芒草的葉片組織含水量也明顯降低，而糙隱子草和白羊草能維持較高水平，水分利用效率反而提高［37－38］。因此，糙隱子草和白羊草的這種水分利用特性更利于其抗氧化系統(tǒng)抵御水分脅迫，使其較長(zhǎng)芒草表現(xiàn)出更強(qiáng)的抗氧化能力。

披針葉苔草與野菊雖生長(zhǎng)于同一生境（陰坡溝谷地），卻表現(xiàn)出不同的抗氧化能力。披針葉苔草的MDA隸屬函數(shù)值低于野菊，但具有較高的CAT活性和GSH、Car含量，因而比野菊表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗氧化能力。

關(guān)于該隸屬函數(shù)法評(píng)價(jià)抗氧化能力的準(zhǔn)確性，與所選的物種與抗氧化指標(biāo)體系都有關(guān)。相對(duì)于本研究，王勇［39］研究的物種為鐵桿蒿、茭蒿、豬毛蒿和黃花蒿（Artemisiaannua），測(cè)定的指標(biāo)包括了 MDA、SOD、POD、CAT、Car和抗壞血酸（Vc），評(píng)價(jià)它們?cè)诟珊得{迫下的抗氧化能力為黃花蒿＞茭蒿＞豬毛蒿＞鐵桿蒿，與本研究結(jié)果不同。單長(zhǎng)卷等［5］在評(píng)價(jià)白羊草、長(zhǎng)芒草、冰草（Agropyroncristatum）和無(wú)芒隱子草（Cleistogenessongorica）在干旱脅迫下的抗氧化能力時(shí)，還增加了脫氫抗壞血酸還原酶（DHAR）、單脫氫抗壞血酸還原酶（MDHAR）和谷胱甘肽還原酶（GR）等指標(biāo)，得出白羊草比長(zhǎng)芒草具有更高的抗氧化能力，卻與本研究結(jié)果一致。目前，本研究只涉及了抗氧化系統(tǒng)中最主要的抗氧化酶與非酶物質(zhì)，還應(yīng)增測(cè)活性氧和參與抗壞血酸－谷胱甘肽循環(huán)的一些酶類指標(biāo)，并對(duì)供試物種各個(gè)細(xì)胞器的抗氧化酶和非酶物質(zhì)進(jìn)行比較性研究，從而進(jìn)一步揭示它們抗氧化特性的異同且提高評(píng)價(jià)抗氧化能力的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)論

本研究中，各立地環(huán)境的脅迫均導(dǎo)致供試物種遭受不同程度的膜脂過(guò)氧化作用。不同物種在不同立地環(huán)境脅迫下采取的抗氧化策略也不同：白羊草、達(dá)烏里胡枝子、阿爾泰狗娃花和狼牙刺采用多種抗氧化酶和非酶抗氧化物質(zhì)協(xié)同抵御脅迫的策略；而中華隱子草、糙隱子草、長(zhǎng)芒草、草木樨狀黃芪、糙葉黃芪、甘草、菊葉委陵菜、豬毛蒿、鐵桿蒿、茭蒿、沙棘、杠柳和互生葉醉魚草則調(diào)用不同抗氧化酶或非酶抗氧化物質(zhì)發(fā)揮主要抵御作用。由于植物科屬和碳同化途徑的差異，其抗氧化特性也存在差異：菊科和豆科植物分別主要通過(guò)CAT和SOD減輕活性氧的傷害，禾本科植物則能以較高的SOD、POD活性和Car含量維持較低的膜脂過(guò)氧化水平，C4植物比C3植物具有較高的GSH和Car含量。

植物抗氧化能力的強(qiáng)弱主要取決于各生態(tài)因子的脅迫程度和植物的抗氧化特性。鐵桿蒿、茭蒿和豬毛蒿作為該研究區(qū)的優(yōu)勢(shì)種，抗氧化能力并不高，這間接地反映了植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性是植物個(gè)體綜合適應(yīng)的結(jié)果［10］，抗氧化能力的強(qiáng)弱只是從側(cè)面反映了它們與生境的關(guān)系。將供試物種的抗氧化特性與今后的光合特性、水分利用特性及形態(tài)解剖特征等研究結(jié)合，可闡明它們適應(yīng)該區(qū)不同立地環(huán)境的生理生態(tài)機(jī)制，并綜合評(píng)價(jià)其抵抗不同立地環(huán)境脅迫的能力，這對(duì)選擇適宜物種用于該區(qū)的植被和生態(tài)修復(fù)具有重要意義。

［1］Apel K，Hirt H．Reactive oxygen species：metabolism，oxidative stress，and signal transduction［J］．Annual Review of Plant Biology，2004，55：373－399．

［2］Papadakis A K，Roubelakis－Angelakis K A．Polyamines inhibit NADPH oxidase－mediated superoxide generation and putrescine prevents programmed cell death induced by polyamine oxidase－generated hydrogen peroxide［J］．Planta，2005，220（6）：826－837．

［3］張繼澍．植物生理學(xué)［M］．北京：高等教育出版社，2006．

［4］李朝周，左麗萍，李毅，等．兩個(gè)海拔分布下紅砂葉片對(duì)滲透脅迫的生理響應(yīng)［J］．草業(yè)學(xué)報(bào)，2013，22（1）：176－182．

［5］單長(zhǎng)卷，韓蕊蓮，梁宗鎖．干旱脅迫下黃土高原4種鄉(xiāng)土禾草抗氧化特性［J］．生態(tài)學(xué)報(bào)，2012，32（4）：1174－1184．

［6］裴斌，張光燦，張淑勇，等．土壤干旱脅迫對(duì)沙棘葉片光合作用和抗氧化酶活性的影響［J］．生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，33（5）：1386－1396．

［7］Gechev T，Willekens H，Van Montagu M，etal．Different responses of tobacco antioxidant enzymes to light and chilling stress［J］．Journal of Plant Physiology，2003，160（5）：509－515．

［8］Carvalho L C．SolanumlycopersiconMill．a(chǎn)ndNicotianabenthamianaL．under high light show distinct responses to anti－oxidative stress［J］．Journal of Plant Physiology，2008，165：1300－1312．

［9］李懷恩，何娟娟，秦毅，等．延河流域雨洪特性及洪水預(yù)報(bào)［J］．水文，2005，25（5）：37－41．

［10］陳云明，梁一民，程積民．黃土高原林草植被建設(shè)的地帶性特征［J］．植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2002，26（3）：339－345．

［11］王力，邵明安，侯慶春．土壤干層量化指標(biāo)初探［J］．水土保持學(xué)報(bào)，2000，14（4）：87－90．

［12］全國(guó)土壤普查辦公室．全國(guó)第二次土壤普查暫行技術(shù)規(guī)程［M］．北京：農(nóng)業(yè)出版社，1979．

［13］蔡永立，宋永昌．浙江天童常綠闊葉林藤本植物的適應(yīng)生態(tài)學(xué)I．葉片解剖特征的比較［J］．植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2001，25（1）：90－98．

［14］Asada K．Production and scavenging of reactive oxygen species in chloroplasts and their function［J］．Plant Physiology，2006，141：391－396．

［15］王賀正，張均，吳金芝，等．不同氮素水平對(duì)小麥旗葉生理特性和產(chǎn)量的影響［J］．草業(yè)學(xué)報(bào)，2013，22（4）：69－75．

［16］吳明江，于萍．植物過(guò)氧化物酶的生理作用［J］．生物學(xué)雜志，1994，（6）：14－16．

［17］吳志華，曾富華，馬生健，等．水分脅迫下植物活性氧代謝研究進(jìn)展（綜述Ⅰ）［J］．亞熱帶植物科學(xué)，2004，33（2）：77－80．

［18］Jimenez C．Differential reactivity of－caroteneiso mers from Dunaliellabardawl to ward oxygen radicals［J］．Plant Physiology，1993，101：385．

［19］孫群，胡景江．植物生理學(xué)研究技術(shù)［M］．陜西：西北農(nóng)林科技大學(xué)出版社，2006．

［20］Riffith O W．Determination of glutathione and glutathione disulfide using glutathione reductase and 2－vinylpyridine［J］．Analytical Biochemistry，1980，106（1）：207－212．

［21］張憲政．植物葉綠素含量測(cè)定——丙酮乙醇混合液法［J］．遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué)，1986，（3）：26－28．

［22］李州，彭燕，蘇星源．不同葉型白三葉抗氧化保護(hù)及滲透調(diào)節(jié)生理對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)［J］．草業(yè)學(xué)報(bào)，2013，22（2）：257－263．

［23］張志良，瞿偉菁，李小方．植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)［M］．北京：高等教育出版社，2009．

［24］劉學(xué)義．大豆抗旱性評(píng)定方法探討［J］．中國(guó)油料作物學(xué)報(bào)，1986，（4）：23－26．

［25］劉芳，楊劼，張璞進(jìn)，等．茭蒿（Artemisiagiraldii）的地理分布及與氣候的關(guān)系［J］．干旱區(qū)資源與環(huán)境，2012，26（6）：56－59．

［26］唐曉敏，王文全，馬春英．長(zhǎng)期水分脅迫下甘草葉片的抗旱生理響應(yīng)［J］．河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，31（2）：16－20．

［27］劉尚武．青海植物志（第2卷）［M］．青海：青海人民出版社，1999．

［28］伍澤堂，張剛元．脫落酸、細(xì)胞分裂素和丙二醛對(duì)超氧化物歧化酶活性的影響［J］．植物生理學(xué)通訊，1990，（4）：30－32．

［29］李田，孫景寬，田家怡，等．干旱脅迫對(duì)杠柳光合特性及抗氧化酶活性的影響［J］．西北植物學(xué)報(bào)，2010，30（12）：2466－2471．

［30］朱志梅，楊持．沙漠化過(guò)程中四個(gè)共有種的生長(zhǎng)和抗氧化系統(tǒng)酶類變化［J］．應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2004，15（12）：2261－2266．

［31］曾昭惠，張宗玉．自由基對(duì)線粒體DNA的氧化損傷與衰老［J］．生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展，1995，（5）：429－432．

［32］韓剛，李少雄，徐鵬，等．6種灌木葉片解剖結(jié)構(gòu)的抗旱性分析［J］．西北林學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，21（4）：43－46，68．

［33］張益源，賀康寧，董梅，等．水分脅迫對(duì)銀水牛果和沙棘葉水勢(shì)日過(guò)程及水分利用效率的影響［J］．中國(guó)水土保持，2011，（6）：22－25．

［34］卜崇峰，劉國(guó)彬，戴全厚．紙坊溝流域狼牙刺對(duì)土壤物理性狀的影響［J］．水土保持研究，2003，10（2）：25－27．

［35］楊梅煥，姚頑強(qiáng)，曹明明，等．毛烏素沙地東南緣沙漠化共有種植物葉片抗氧化酶活性研究［J］．西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，40（7）：203－208．

［36］韓鳳朋，董麗娜，羅文林，等．黃土高原侵蝕區(qū)長(zhǎng)芒草對(duì)坡地土壤水分養(yǎng)分的影響［J］．草地學(xué)報(bào)，2008，16（4）：403－407．

［37］郭穎，韓蕊蓮，梁宗鎖．土壤干旱對(duì)黃土高原4個(gè)鄉(xiāng)土禾草生長(zhǎng)及水分利用特性的影響［J］．草業(yè)學(xué)報(bào)，2010，19（2）：21－30．

［38］陳世蘋，白永飛，韓興國(guó)．內(nèi)蒙古錫林河流域不同植物群落中羊草和糙隱子草水分利用效率的變異（英文）［J］．Acta Botanica Sinica，2002，12：1484－1490．

［39］王勇．黃土高原菊科蒿屬四種植物的耗水規(guī)律及抗旱特性研究［D］．陜西：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2010．